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CeMn复合氧化物的制备及氯苯催化氧化性能

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材料导报 2024年第16期38卷 35-43页

作者：罗宁高凤雨陈都张辰骁段二红赵顺征易红宏唐晓龙北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 河北科技大学环境科学与工程学院石家庄050018

氯苯作为一种含氯代苯环的物质,具有高生物毒性和化学稳定性,难以降解,亟需治理。在诸多治理技术中,催化氧化法因深度降解能力有较好的应用前景。本研究基于资源丰富的稀土金属氧化物CeO_(2),探究了不同制备方法以及不同过渡金属元素掺... 详细信息

氯苯作为一种含氯代苯环的物质,具有高生物毒性和化学稳定性,难以降解,亟需治理。在诸多治理技术中,催化氧化法因深度降解能力有较好的应用前景。本研究基于资源丰富的稀土金属氧化物CeO_(2),探究了不同制备方法以及不同过渡金属元素掺杂对催化氧化氯苯活性的影响,分析了催化剂的理化性能和反应路径。结果显示,与直接焙烧、乙酸+水热,尿素水解+水热等方法相比,NaOH沉淀+水热法合成的CeO_(2)催化剂性能较好。通过掺杂不同元素(Mn、Fe、Co)发现,Ce-Mn催化剂的氯苯氧化活性的提升效果较为明显,于450℃、含H_(2)O(5%(体积分数,下同))条件下取得95%的催化转化率。分析表明,Mn掺杂后催化剂表面酸性位点以及氧化还原位点显著增加,其中Br nsted/Lewis(B/L)酸比值由0.259升高至0.419,促进了更多的电子循环(Ce^(4+)Ce^(3+))以及氧物种迁移(OαOβ)产生。反应路径研究表明,氯苯分子首先吸附在催化剂表面的活性位点(酸位点或氧空位)上发生亲核取代反应,脱氯形成苯酚/苯醌等物质,在活性氧物种的作用下,逐渐开环氧化为乙酸盐等中间物种,最终转化为CO_(2)、H_(2)O和HCl等小分子的最终产物。

关键词： CeMn氧化物水热法元素掺杂氯苯降解催化氧化反应路径

障碍物数量对含尘瓦斯爆炸特性影响的试验和数值模拟研究

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安全与环境学报 2024年第1期24卷 127-134页

作者：徐景德周振兴张莉聪姚礼琳刘梦杰李其中胡洋华北科技学院安全工程学院河北燕郊065201

为探究含尘瓦斯爆炸条件下不同数量障碍物的激励效应,运用中尺度激波管道和激光纹影系统,对比不同数量障碍物影响下含尘瓦斯爆炸的火焰传播和压力变化,分析爆炸流场结构的变化。通过数值模拟软件Fluent模拟含尘瓦斯爆炸,对试验结论进行... 详细信息

为探究含尘瓦斯爆炸条件下不同数量障碍物的激励效应,运用中尺度激波管道和激光纹影系统,对比不同数量障碍物影响下含尘瓦斯爆炸的火焰传播和压力变化,分析爆炸流场结构的变化。通过数值模拟软件Fluent模拟含尘瓦斯爆炸,对试验结论进行补充说明。结果表明,障碍物对爆炸火焰的加速作用在单一瓦斯参与下更加强烈。煤尘的加入使得流场湍流度增大,混合爆炸释放更多能量,激波强度增大,爆炸压力提升。障碍物对火焰的影响仅在其附近有效,障碍物下游最大超压明显提升。随障碍物数量的增加,激波反复振荡、叠加,使得压力升高,湍流度增加,火焰形成射流并加速燃烧。火焰传播速度和最大超压与障碍物数量呈正相关关系。

关键词：安全工程瓦斯爆炸煤尘障碍物纹影数值模拟

磁性木质素磺酸钠水凝胶对水中结晶紫的吸附性能

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环境工程学报 2024年第3期18卷 634-643页

作者：谢慧嘉江南郭先哲刘卓状陈武长江大学化学与环境工程学院荆州434023

为了处理染料废水,本研究通过自由基接枝共聚和原位沉淀法制备了磁性木质素磺酸钠水凝胶(Fe_(3)O_(4)@LS),制备工艺简单环保,可实现木质素的高值化利用,且考察了Fe_(3)O_(4)@LS对水中结晶紫(CV)的吸附性能。结果表明,在25℃下,Fe_(3)O_(... 详细信息

为了处理染料废水,本研究通过自由基接枝共聚和原位沉淀法制备了磁性木质素磺酸钠水凝胶(Fe_(3)O_(4)@LS),制备工艺简单环保,可实现木质素的高值化利用,且考察了Fe_(3)O_(4)@LS对水中结晶紫(CV)的吸附性能。结果表明,在25℃下,Fe_(3)O_(4)@LS投加量为400 mg·L^(-1)、pH=7.0、CV初始浓度为100 mg·L^(-1)、吸附时间80 min时,对结晶紫的平衡吸附量和去除率均达到最大,分别为237.08 mg·g^(-1)和94.83%,Fe_(3)O_(4)@LS对CV的吸附过程符合拟二级动力学方程及Langmuir吸附模型;一价和二价金属离子均会抑制Fe_(3)O_(4)@LS对CV的吸附,Fe_(3)O_(4)@LS具有良好的磁响应性,使其便于回收;再生实验结果表明,Fe_(3)O_(4)@LS是一种具有循环使用潜力的优良生物质吸附材料;构效分析结果表明,Fe_(3)O_(4)@LS的优良吸附性能归因于其充足的活性位点以及丰富的孔洞结构。

关键词：磁性木质素水凝胶吸附结晶紫

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国内生物质气化研究热点、演进与趋势分析

高校化学工程学报 2024年第3期38卷 367-374页

作者：赵嵩颖魏任锋陈雷吉林建筑大学市政与环境工程学院吉林长春130118

为客观全面地分析我国生物质气化领域的发展脉络及研究动态,以近30年关于“生物质气化”的1722篇文献作为数据源,利用知识图谱软件对发文量、机构及关键词等进行文献计量与内容分析,解析该领域的前沿热点和发展趋势。研究表明:生物质气... 详细信息

为客观全面地分析我国生物质气化领域的发展脉络及研究动态,以近30年关于“生物质气化”的1722篇文献作为数据源,利用知识图谱软件对发文量、机构及关键词等进行文献计量与内容分析,解析该领域的前沿热点和发展趋势。研究表明:生物质气化发文量可分为初出萌芽期、蓬勃发展期和小幅下降期;我国生物质气化研究的热点集中在拓展生物质气化原料选择范围及优化气化技术、提高气化产物效率等方面,从重产率转向重社会效益。未来我国生物质气化的研究趋势为生物质原料外扩、气化反应机理、气化反应过程和气化产物高值化利用等方向。

关键词：生物质气化研究热点趋势分析知识图谱可视化分析

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煤矸石自燃的关键影响因素及治理方法研究现状

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洁净煤技术 2024年第1期30卷 228-238页

作者：王启宝敖立新张凯杨康唐玉伟谭栩荧中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

煤矸石作为煤炭的伴生产物,长期堆存过程中自燃现象频发,直接或间接产生生态污染、水体污染、地质灾害等诸多问题,造成巨大经济损失和人员伤亡。煤矸石从堆积初期到燃烧状态受诸多因素影响,包括自身性质、自燃条件和外部环境等,是一个... 详细信息

煤矸石作为煤炭的伴生产物,长期堆存过程中自燃现象频发,直接或间接产生生态污染、水体污染、地质灾害等诸多问题,造成巨大经济损失和人员伤亡。煤矸石从堆积初期到燃烧状态受诸多因素影响,包括自身性质、自燃条件和外部环境等,是一个复杂的物理化学反应过程。为提高煤矿矿区矸石自燃的防治能力,分析了煤矸石自燃理论的研究现状,系统总结了现阶段国内外学者对煤矸石自燃机理和治理方法的研究进展。围绕可燃物、氧气、温度3个影响煤矸石自燃的必要因素,提出了引发自燃的主要关键影响因素和作用过程机理。较全面介绍已有煤矸石山自燃防治的主要方法,对比分析了各种常规煤矸石自燃灭火手段以及治理技术的优缺点,指出了常规简单技术治理效果的局限性。针对煤矸石作为砂、石等替代材料,回填露天矿坑、采煤塌陷区等区域进行土地整治和生态修复,提出在防治过程中要明确自燃治理的控制对象,提升防灭火材料的特定性能,通过智能化设备提高辨识准确性进行精细化监控,并运用多种监测预警技术协同自燃防治材料多手段多方法运用综合治理,并提出了煤矸石自燃防治技术的未来发展和矿用防灭火材料的研究方向,为后续开展煤矸石自燃机理研究及自燃防治工程应用提供参考和理论支持。

关键词：煤矸石自燃过程控制对象治理方法

大别造山带宿松杂岩中石榴斜长角闪岩变质演化过程、原岩时限及其构造涵义

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岩石学报 2024年第1期40卷 140-158页

作者：腊晓峰石永红王娟周安泰合肥工业大学资源与环境工程学院合肥230009

大别造山带是由扬子板块向华北板块俯冲碰撞而形成的,出露了世界上规模最大的、种类最齐全的各类超高压岩石,全面深刻地记录了大陆深俯冲过程。然而,对于该造山带“浅层”(地壳层次)俯冲折返过程的研究则较少涉及,这制约了对大别造山带... 详细信息

大别造山带是由扬子板块向华北板块俯冲碰撞而形成的,出露了世界上规模最大的、种类最齐全的各类超高压岩石,全面深刻地记录了大陆深俯冲过程。然而,对于该造山带“浅层”(地壳层次)俯冲折返过程的研究则较少涉及,这制约了对大别造山带形成全过程的整体理解。为此,本次研究以大别造山带最南缘经历绿帘-角闪岩变质的宿松杂岩为研究靶区,针对该杂岩别河地区的石榴斜长角闪岩展开了精细的岩相学、矿物化学、温压评价和年代学研究。研究表明,该岩石记录了三个变质阶段,其中第二阶段可进一步分为a和b两个亚阶段,具体的变质温压条件分别为:①阶段Ⅰ:T=562±12℃、P=1.03±0.05GPa;②阶段Ⅱ-a:T=663±8℃、P=1.09±0.04GPa;③阶段Ⅱ-b:T=508~584℃、P_(-设定)=0.5~0.7GPa;④阶段Ⅲ:T=396~472℃、P_(-设定)=0.1~0.3GPa。其中,①→②表现为近等压增温型式,反映了一个俯冲迟滞过程,暗示了“浅层”俯冲止于莫霍面附近,并受下伏岩石地幔热源供给导致其持续增温,而②→③→④则显示降温降压样式,表现为缓慢抬升的过程。显然,大别造山带“浅”地壳层次的俯冲属于“暖”俯冲类型,并表现为一个缓慢变质演化过程,明显不同于大别造山带“冷”俯冲类型的大陆深俯冲的快速演化过程。锆石U-Pb年代学研究显示,石榴斜长角闪岩的锆石均为具振荡环带结构,测定的37个谐和年龄范围数据范围为1470±80Ma~1258±101Ma,Th/U比值均大于0.4,加权平均年龄为1381±25Ma,该年龄应为其原岩结晶年龄,代表了哥伦比亚超大陆最终裂解时限。此外,侵入于石榴斜长角闪岩中的富石英花岗岩的加权平均年龄为129±5Ma,反映了中国东部中生代伸展事件。结合前人的年龄资料,可以推测1.38~1.30Ga为哥伦比亚超大陆向罗迪尼亚超大陆转换的时间节点。同时,可以明确宿松杂岩则是由不同时代、不同岩石类型构成的单元,是探究扬子板块自新太古代至中生代漫长复杂的演化过程最佳的场所变质单元。

关键词：宿松杂岩石榴斜长角闪岩中元古代 P-T轨迹金红石Zr温度计

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磁BAF工艺深度处理养猪废水生化尾水

工业水处理 2024年

作者：袁旭冬杨宇航王晓媛徐邓琛刘顺通戴捷长江大学化学与环境工程学院

为使得养猪废水生化尾水资源化，以荆州市某养猪企业污水处理站A2O工艺出水为样本，经混凝预处理后分别进入以磁性陶粒、普通陶粒为填料构建的曝气生物滤池，探究有无磁场作用下装置去除效果以及磁场对微生物比好氧速率、硝化速率的影... 详细信息

为使得养猪废水生化尾水资源化，以荆州市某养猪企业污水处理站A2O工艺出水为样本，经混凝预处理后分别进入以磁性陶粒、普通陶粒为填料构建的曝气生物滤池，探究有无磁场作用下装置去除效果以及磁场对微生物比好氧速率、硝化速率的影响。实验结果表明：以m(污泥):m(高岭土):m(磁粉)=3:1:4、预热温度300 ℃、焙烧温度1 000 ℃为制备条件，所得磁性陶粒的机械性能最好；在相同条件下，磁场通过提高微生物比耗氧速率、硝化速率使得曝气生物滤池启动挂膜时间更短，且稳定阶段对污染物去除效果较普通曝气生物滤池更优；当陶粒充磁为2.8 mT，HRT为8 h，DO为4～5 mg/L时，系统运行最佳，COD、NH4+-N的去除率分别为76.1%、93.8%，出水中溶解性微生物副产物与类富里酸物质几乎消失，仅存少量分子结构复杂、化学性质较稳定的腐殖酸类物质，满足《污水综合排放标准》GB 8978-1996中一级标准。

关键词：养猪废水生化尾水磁性陶粒硝化速率比好氧速率

MOFs耦合木材复合材料在环境修复方面应用研究进展

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 11-23页

作者：彭荣富朱新锋王军宁张金辉王超海翟尚儒大连工业大学轻工与化学工程学院辽宁大连116034 河南城建学院市政与环境工程学院河南平顶山467041 浙江科技大学环境与资源学院浙江杭州310023

在中国积极倡导“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念下,开发高效、低成本、零污染的先进可循环污染物去除技术,对于实现“绿水青山”目标至关重要。然而,当前主流的污染物去除技术,如活性炭吸附、高级氧化、膜分离等,虽具备成本优势... 详细信息

在中国积极倡导“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念下,开发高效、低成本、零污染的先进可循环污染物去除技术,对于实现“绿水青山”目标至关重要。然而,当前主流的污染物去除技术,如活性炭吸附、高级氧化、膜分离等,虽具备成本优势,却常伴随去除效率低、能耗高及二次污染等问题。在此背景下,以纳米材料为核心的环境纳米技术(涵盖吸附、催化、膜分离等领域)凭借其高效性和功能多样性,在环境修复领域引发了广泛关注。金属有机骨架材料(MOFs)作为一类由金属离子与有机配体构筑的、具有1~3维结构的多功能晶态材料,因其有序的孔道结构、丰富的化学组成及高比表面积,在环境修复领域展现出良好的应用前景。然而,MOFs的粉末形态及其固有的易碎性、不宜加工性及低相容性,限制了其在回收、成型等方面的应用,从而阻碍了其在实际场景中的广泛推广。生物质材料,特别是木材,因其种类丰富、成本低廉及天然的高孔隙率等特性,在环境修复领域备受青睐。木材的多维孔道结构、丰富的羟基/羧基官能团以及良好的加工性能,使其成为固定粉末状MOFs的理想载体。近年来,国内外学者利用木材的这些本征特性,将MOFs作为新型载体,引入功能化纳米粒子或非均相催化剂等活性组分,构建了一系列新型复合结构体系,这些体系在木材、纤维素、凝胶等生物质及其衍生物基复合材料的制备和生物质催化转化中展现出巨大潜力。本文系统阐述了MOFs与木材的耦合策略,包括混合浸泡法、真空浸渍法、溶剂热法及原位生长法等,并深入解析了MOFs负载于木材表面形成MOFs/木材复合材料的机理,如物理吸附、润湿作用、毛细现象及构造成核位点等。同时,梳理并总结了当前MOFs材料在生物质及其衍生化学品领域的研究进展,重点讨论了MOFs/木材复合材料在气相污染物吸附、重金属离子去除、有害颗粒物过滤及高级氧化等环境修复领域的应用现状,并阐明了MOFs微观结构设计与复合材料宏观性能之间的内在联系。最后,展望了MOFs/木材复合材料未来发展所面临的机遇与挑战,为构建面向环境实际应用的MOFs基复合材料提供了新视角,有望进一步推动其在环境修复领域的广泛应用。

关键词：金属有机骨架材料(MOFs) 木材环境修复水处理

电分离/富集-信号放大一体化策略用于农药精准检测

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分析化学 2024年

作者：李博黄德铭彭睿琦邓维李丹上海应用技术大学化学与环境工程学院

表面增强拉曼散射（SERS）作为一种高灵敏分析技术，在环境分析和食品安全等领域具有良好的应用潜力。但SERS传感器极易受到环境基质的干扰，因此，采用前处理等方法消除环境因素的干扰非常重要。其中，构建电分离/富集-检测一体化分析... 详细信息

表面增强拉曼散射（SERS）作为一种高灵敏分析技术，在环境分析和食品安全等领域具有良好的应用潜力。但SERS传感器极易受到环境基质的干扰，因此，采用前处理等方法消除环境因素的干扰非常重要。其中，构建电分离/富集-检测一体化分析策略是实现复杂样本中痕量荷电分子精准检测的重要策略之一。本研究以丝网印刷电极（SPCE）为载体，采用一步法制备还原氧化石墨烯（RGO）和金纳米颗粒（AuNPs）负载的SPCE，结合电动捕获技术进行荷电分子的选择性分离和高效富集，利用Au-RGO的信号放大作用，实现了对西玛津、杀草强、甲基对硫磷和马拉硫磷的高灵敏SERS检测。本方法对于4种农药的线性检测范围宽（0.001～500 μmol/L），检出限为0.3～2.0 nmol/L。本方法针对传统SERS传感器用于环境和食品分析面临的复杂基质干扰和前处理繁琐等问题进行了探索，提出了新的方法，为环境污染物的现场快速检测提供了技术支持。

关键词：表面增强拉曼散射传感器电富集石墨烯农药